纖維素焊條下向焊解讀

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近年來，隨著石油管道鋪設(shè)工程的發(fā)展，大口徑管道的焊接工藝不斷進(jìn)步，由過去單一的焊條電弧焊（酸性、堿性焊條），發(fā)展到管道自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊工藝。焊條電弧焊也由結(jié)507焊條單一品種全位置施焊發(fā)展為纖維素焊條立向下焊等高效焊接施工工藝。改變了普通焊條立向上焊的傳統(tǒng)工藝方法，將原水平固定管狀對(duì)接全位置運(yùn)條操作法，改變?yōu)轭愃破胶高\(yùn)條法的下向焊，即由12點(diǎn)位置起弧焊至管口下部6點(diǎn)位置結(jié)束，提高熔數(shù)效率1~3倍，深受管道施工單位的好評(píng)。西氣東輸工程中大口徑管道（Φ1016）根部打底焊和部分管道的多層焊接均采用纖維素焊條施焊。 

       纖維素焊條立向下焊，電弧具有熔深大，穿透力強(qiáng)，根部打底焊單面焊雙面成形好，氣孔敏感性小，操作難度小，焊縫內(nèi)外質(zhì)量高，焊工易掌握，培訓(xùn)周期短等工藝特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于石油化工、天然氣、電力、民用行業(yè)的輸油、輸氣、輸水大口徑管道安裝鋪設(shè)施工中。 

1、 纖維素焊條藥皮成分和工藝特性 

1． 1纖維素焊條藥皮的主要成分： 

25~40%纖維素（木粉、淀粉、酚醛樹脂粉、微量纖維、表粉等）； 8~16%碳酸鹽（碳酸鉀、鈣等）； 

8~20%鐵合金（SiO2、TiO2、MnO、FeO、MgO、Al2O3等）； 10~15%金屬氧化物； 20%其它成分。 

1． 2藥皮中大量有機(jī)物分解，形成大量氣體（CO、CO2、H2、H2O等），對(duì)焊縫有很強(qiáng)的保護(hù)效果，并且電弧吹力大，熔滴過渡呈噴射狀。 1． 3在直流弧焊機(jī)電源正接和反接時(shí)，其熔滴過渡的形態(tài)不同。 

       直流正接時(shí)，焊條端部形成的熔融金屬體積小，電弧吹力大，氣流足以使焊條端頭熔化金屬飛離，實(shí)現(xiàn)小顆粒過渡。電弧穩(wěn)定性強(qiáng)，度大，焊縫熔深大，一般適用于根部打底焊，單面焊雙面成形背面成形好。 

由于正接電弧的飛濺大，熔深大，不易獲得滿意的表面成形，在熱焊、填充焊和蓋面焊不常使用。 

       直流反接時(shí)，焊條端部熔融金屬幾乎完全是塊狀的熔化金屬，表面吹力大，雖有這么大的造氣劑也很難將熔滴吹成小顆粒過渡形態(tài)。因此，直流反接時(shí)，其熔滴過渡為接觸式短路過渡。每次短路過渡后，由于焊條端部熔融金屬體積變小，在藥皮套筒和氣流的影響下，又出現(xiàn)顆粒過渡形態(tài)。所以，纖維素焊條直流反接時(shí)是短路過渡伴隨顆粒過渡的混合過渡形態(tài)。這是不同于其它焊條過渡形態(tài)的特殊形式，直流反接一般適用于熱焊、填充焊、蓋面焊層的施焊。 2、 纖維素焊條弧焊電源的工藝特點(diǎn) 

2． 1一般普通直流焊條電弧焊電源，在用于纖維素焊條時(shí)，會(huì)出現(xiàn)斷弧、熄弧、“喘息”滅弧，粘條、電弧不穩(wěn)定、過渡顆粒粗大等不良工藝現(xiàn)象。因此纖維素焊條的電弧電壓高于普通焊條8~12V（如E6010，Uf=26~35V）。電弧拉長時(shí)，電弧電壓高過電源外特性的恒流段，找不到穩(wěn)定的工作點(diǎn)，必然熄弧。而電弧電壓低時(shí)，電弧電壓偏低，直流反接時(shí)，融滴短路過渡，熔融金屬體積大，很容易粘條，尤其是小電流（If=70A）。下向焊時(shí)，粘條傾向嚴(yán)重，妨礙正常焊接，且焊層接頭多，內(nèi)部凹陷，氣孔等缺陷嚴(yán)重。 

2．2纖維素焊條專用焊機(jī)增設(shè)了推力電流，其外特性曲線如圖一。 

在電弧較短、電弧電壓低時(shí)，在原焊接電流值上瞬時(shí)加上50~80A的推力電流。因此，藥皮發(fā)氣量與電流平方成正比關(guān)系，電弧力也是以電流的平方成正比猛增，瞬時(shí)將短路熔滴吹開，增加小顆粒過渡的次數(shù)，有效地防止了焊條與熔池粘接的現(xiàn)象發(fā)生。 

2．3纖維素焊條專用焊機(jī)在二次輸出回路中串接大容量輸出電抗器，減緩短路電流的上升速度，解決了小電流時(shí)電流連續(xù)穩(wěn)定的動(dòng)特性問題，有效地解決了熄弧、滅弧、粘條現(xiàn)象。Φ3.2纖維素焊條（E6010）在直流正接時(shí)，最小電流If=30A。直流反接If=40A時(shí)，電弧仍然十分穩(wěn)定，這是其它直流弧焊機(jī)難于實(shí)現(xiàn)的工藝參數(shù)。 

2．4由于纖維素焊條專用焊機(jī)上以輸出電感和控制電路上不同于普通焊條弧焊機(jī)的電源特性，所以在纖維素焊條輸出特性上，燒焊堿性焊條（如E5015）電弧穩(wěn)定性降低，又帶來了堿性焊條的熄弧、粘條等不良工藝問題。為了兼容兩類焊條的熔化特性，直流弧焊機(jī)電源設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮兩種最佳特性共存的弧焊電源，即滿足于纖維素焊條的熔化特性，又適合于普通堿性焊條的熔化特性，即在這種弧焊電源上各類型焊條的工藝特性均達(dá)到最佳效果。 

2． 5據(jù)上述思路，唐山松下引進(jìn)、研制開發(fā)了YD-400AT2HGF纖維素焊條和普通焊條工藝性能兼容的直流逆變弧焊機(jī)。該焊機(jī)設(shè)有三個(gè)輸出端子，一是纖維素焊條，二是普通焊條，三是母材工件。正反接轉(zhuǎn)換由快插接頭迅速調(diào)整。電流、引弧電流調(diào)節(jié)，焊接電流適用范圍大（20~400A），并設(shè)有防觸電功能和保護(hù)電路。兩年來，經(jīng)廣大用戶的使用，性能穩(wěn)定，可靠性高，適用各類焊條電弧焊工藝，尤其是纖維素焊條的管道下向焊工藝。 3、 纖維素焊條的種類機(jī)工藝參數(shù) 3．1常用纖維素焊條有： 

E6010（相當(dāng)于E4310、J425G）適用于打底焊、熱焊、填充焊； 

E8010（相當(dāng)于E5511、J555）適用于熱焊、填充焊、蓋面焊層，一般用低氫下向焊條； 

E7048（相當(dāng)于J506X）焊縫外形整潔、美觀。 3．2常用焊接工藝規(guī)范參數(shù) a) 試件裝配尺寸 坡口角度（a）  對(duì)口間隙（c）  鈍邊尺寸（p）   60°  2-2.5  0.5-1.0   

b、焊接工藝規(guī)范參數(shù) 

焊接層次  焊條直徑  電源極性 

 焊接電流（A）  電弧電壓 （V）  焊接速度 （cm/min）  運(yùn)條方法   

打底焊  Φ3.2  正接  50-55  22-24  12-15  直拉   

熱  焊  Φ4.0  反接  90-95  26-28  15-18  直拉  

或擺動(dòng)   

填充焊  Φ4.0  反接  130-150  28-30  12-15  直拉  

或擺動(dòng)   

蓋面焊  Φ4.0  反接  130-150 

28-30  14-18  直拉  或擺動(dòng)   

4、 小結(jié) 

4、1立向下焊工藝具有焊接質(zhì)量好，焊接速度快，生產(chǎn)效率高，易學(xué)習(xí)、掌握等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于輸油、輸氣、輸水大口徑管道施工中。纖維素焊條正、反接時(shí)的熔滴過渡形態(tài)不同，在一般直流弧焊機(jī)上燒焊會(huì)產(chǎn)生斷弧、熄弧、粘條等不良現(xiàn)象。增加推力電流和增大輸出電感可改善纖維素焊條的電弧穩(wěn)定性。